DE102017210375A1 - Optoelectronic component with optical attenuator - Google Patents

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Stefan Meister
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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Bauelement (10) mit einem Photodetektor (PD) und einem mit dem Photodetektor (PD) verbundenen elektrischen Verstärker (TIA), wobei der Photodetektor (PD) und der Verstärker (TIA) in demselben Halbleitersubstrat (11) integriert sind. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass vor dem Photodetektor (PD) zumindest ein verstellbares optisches Dämpfungsglied (30) angeordnet ist, das die zu dem Photodetektor (PD) gelangende optische Strahlung dämpft oder zumindest dämpfen kann, ein elektrischer Ausgang (A) des Verstärkers (TIA) unmittelbar oder mittelbar mit dem verstellbaren optischen Dämpfungsglied (30) in Verbindung steht und ein Ausgangssignal (AS) des Verstärkers (TIA) oder ein mit diesem gebildetes Steuersignal (ST) das optische Dämpfungsglied (30) ansteuert und der Photodetektor (PD), der Verstärker (TIA) und das Dämpfungsglied (30) in demselben Halbleitersubstrat (11) integriert sind.The invention relates to a device (10) comprising a photodetector (PD) and an electrical amplifier (TIA) connected to the photodetector (PD), the photodetector (PD) and the amplifier (TIA) being integrated in the same semiconductor substrate (11) are. According to the invention, at least one adjustable optical attenuator (30) is arranged in front of the photodetector (PD), which attenuates or at least attenuates the optical radiation reaching the photodetector (PD), an electrical output (A) of the amplifier (TIA). is directly or indirectly connected to the adjustable optical attenuator (30) and an output signal (AS) of the amplifier (TIA) or a control signal (ST) formed therewith controls the optical attenuator (30) and the photodetector (PD), the amplifier (TIA) and the attenuator (30) are integrated in the same semiconductor substrate (11).

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Bauelemente mit Photodetektor und Verstärker sowie auf Verfahren zu deren Betrieb.The invention relates to components with photodetector and amplifier and to methods for their operation.

Aus der Druckschrift „A 40 Gb/s Monolithically Integrated Linear Photonic Receiver in a 0,25 µm BiCMOS SiGe:C Technology“ ( Ahmed Awny, Rajasekhar Nagulapalli, Georg Winzer, Marcel Kroh, Daniel Micusik, Stefan Lischke, Dieter Knoll, Gunter Fischer, Dietmar Kissinger, Ahmet Cagri Ulusoy, Lars Zimmermann; IEEE MICROWAVE AND WIRELESS COMPONENTS LETTERS, VOL. 25, NO. 7, JULY 2015 ) ist ein Bauelement mit einem Photodetektor und einem mit dem Photodetektor verbundenen elektrischen Verstärker bekannt. Der Photodetektor und der Verstärker sind in demselben Halbleitersubstrat integriert.From the document "A 40 Gb / s Monolithically Integrated Linear Photonic Receiver in a 0.25 μm BiCMOS SiGe: C Technology" ( Ahmed Awny, Rajasekhar Nagulapalli, Georg Winzer, Marcel Kroh, Daniel Micusik, Stefan Lischke, Dieter Knoll, Gunter Fischer, Dietmar Kissinger, Ahmet Cagri Ulusoy, Lars Zimmermann; IEEE MICROWAVE AND WIRELESS COMPONENTS LETTERS, VOL. 25, NO. 7, JULY 2015 ), a device having a photodetector and an electrical amplifier connected to the photodetector is known. The photodetector and the amplifier are integrated in the same semiconductor substrate.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Bauelement der beschriebenen Art hinsichtlich der Qualität des elektrischen Ausgangssignals, das vom Verstärker ausgegeben wird, zu verbessern.The invention has for its object to improve a device of the type described in terms of the quality of the electrical output signal that is output from the amplifier.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Bauelement mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Bauelements sind in Unteransprüchen angegeben.This object is achieved by a device having the features according to claim 1. Advantageous embodiments of the device according to the invention are specified in subclaims.

Danach ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass vor dem Photodetektor zumindest ein verstellbares optisches Dämpfungsglied angeordnet ist, das die zu dem Photodetektor gelangende optische Strahlung dämpft oder zumindest dämpfen kann, ein elektrischer Ausgang des Verstärkers unmittelbar oder mittelbar mit dem verstellbaren optischen Dämpfungsglied in Verbindung steht und ein Ausgangssignal des Verstärkers oder ein mit diesem gebildetes Steuersignal das optische Dämpfungsglied ansteuert und der Photodetektor, der Verstärker und das Dämpfungsglied in demselben Halbleitersubstrat integriert sind.Thereafter, the invention provides that at least one adjustable optical attenuator is arranged in front of the photodetector, which dampens or at least attenuate reaching the photodetector optical radiation, an electrical output of the amplifier is directly or indirectly connected to the adjustable optical attenuator and an output signal the amplifier or a control signal formed therewith controls the optical attenuator and the photodetector, the amplifier and the attenuator are integrated in the same semiconductor substrate.

Ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Bauelements ist darin zu sehen, dass durch das erfindungsgemäß vorgesehene, verstellbare optische Dämpfungsglied eine Einstellung der Strahlungsleistung ermöglicht wird, die auf den Photodetektor fällt. Ist beispielsweise das optische Eingangssignal am Photodetektor sehr groß und damit einhergehend auch das elektrische Eingangssignal am Eingang des Verstärkers sehr groß, so kann es beispielsweise durch eine Übersteuerung der Eingangsstufe des Verstärkers zu einer Verzerrung des oder der elektrischen Ausgangssignale des Verstärkers kommen. Eine solche Signalverzerrung durch die erwähnte Übersteuerung kann bei dem erfindungsgemäßen Bauelement in einfacher Weise vermieden oder zumindest reduziert werden, indem das verstellbare optische Dämpfungsglied zur Begrenzung des optischen Eingangssignals des Photodetektors eingesetzt wird, das Signal also bereits vor dem Eingang des Photodetektors begrenzt wird und dadurch der Verstärker geschützt wird.A significant advantage of the device according to the invention is the fact that an adjustment of the radiation power is possible by the inventively provided, adjustable optical attenuator, which falls on the photodetector. If, for example, the optical input signal at the photodetector is very large and, consequently, the electrical input signal at the input of the amplifier is very large, distortion of the electrical output signal or signals of the amplifier may occur, for example, as a result of overdriving the input stage of the amplifier. Such a signal distortion by the mentioned override can be avoided in the device according to the invention in a simple manner or at least reduced by the adjustable optical attenuator is used to limit the optical input signal of the photodetector, so the signal is already limited before the input of the photodetector and thus the Amplifier is protected.

Der Photodetektor, der Verstärker und das Dämpfungsglied bilden vorzugsweise eine geschlossene Regelschleife.The photodetector, the amplifier and the attenuator preferably form a closed loop.

Elektrisch zwischen den elektrischen Ausgang des Verstärkers und das optische Dämpfungsglied ist bevorzugt eine Steuereinrichtung geschaltet, die eingangsseitig mit dem an dem Ausgang des Verstärkers ausgegebenen elektrischen Ausgangssignal beaufschlagt ist und ausgangsseitig das elektrische Steuersignal zum Ansteuern des optischen Dämpfungsglieds ausgibt. Electrically between the electrical output of the amplifier and the optical attenuator, a control device is preferably connected, which is acted on the input side with the output signal of the amplifier output electrical output and outputs the electrical control signal for driving the optical attenuator on the output side.

Der Photodetektor, der Verstärker, die Steuereinrichtung und das Dämpfungsglied bilden vorzugsweise eine geschlossene Regelschleife.The photodetector, the amplifier, the controller and the attenuator preferably form a closed loop.

Die Steuereinrichtung umfasst vorzugsweise einen Operationsverstärker.The control device preferably comprises an operational amplifier.

Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass die Steuereinrichtung einen Speicher mit einer abgespeicherten Tabelle umfasst, die auszugebende elektrische Steuersignale in Abhängigkeit von dem vom Verstärker ausgegebenen Ausgangssignal vorgibt.Alternatively or additionally, it may be provided that the control device comprises a memory with a stored table, which specifies electrical control signals to be output in dependence on the output signal output by the amplifier.

Die Steuereinrichtung steuert das Dämpfungsglied bevorzugt derart an, dass die mittlere Signalstärke des elektrischen Eingangssignals am Verstärkereingang des Verstärkers auf einen vorgegebenen Maximalwert begrenzt wird.The control device preferably controls the attenuator such that the average signal strength of the electrical input signal at the amplifier input of the amplifier is limited to a predetermined maximum value.

Alternativ, aber ebenso vorteilhaft kann vorgesehen sein, dass die Steuereinrichtung das Dämpfungsglied derart ansteuert, dass die Signalspitzen des elektrischen Eingangssignals am Verstärkereingang des Verstärkers auf einen vorgegebenen Maximalwert begrenzt werden.Alternatively, but also advantageously, it can be provided that the control device controls the attenuation element in such a way that the signal peaks of the electrical input signal at the amplifier input of the amplifier are limited to a predetermined maximum value.

Der elektrische Ausgang des Verstärkers, der unmittelbar oder mittelbar mit dem verstellbaren optischen Dämpfungsglied in Verbindung steht, ist vorzugsweise ein Signalstärkeindikatorausgang, der als das Ausgangssignal ein die mittlere Signalstärke am Verstärkereingang anzeigendes Signal ausgibt, oder ein Signalspitzendetektorausgang, der als Ausgangssignal ein Signal ausgibt, das die Höhe der Signalspitzen des Ausgangssignals des Verstärkers anzeigt.The electrical output of the amplifier which is directly or indirectly connected to the variable optical attenuator is preferably a signal strength indicator output which outputs as the output a signal indicating the average signal strength at the amplifier input, or a signal peak detector output which outputs a signal as an output indicates the height of the signal peaks of the output signal of the amplifier.

Auch kann vorgesehen sein, dass der Verstärker zumindest zwei elektrische Ausgänge aufweist, nämlich den Ausgang, der unmittelbar oder mittelbar mit dem verstellbaren optischen Dämpfungsglied in Verbindung steht, und einen Datensignalausgang zur Ausgabe eines Datensignals.It can also be provided that the amplifier has at least two electrical outputs namely, the output which is directly or indirectly in communication with the variable optical attenuator, and a data signal output for outputting a data signal.

Bezüglich des Aufbaus des Bauelements wird es als vorteilhaft angesehen, wenn an den Photodetektor optisch ein Wellenleiter angekoppelt oder angeschlossen ist und das optische Dämpfungsglied auf den Wellenleiter einwirkt. Der Wellenleiter, der Photodetektor und das optische Dämpfungsglied sind vorzugsweise in demselben Halbleitersubstrat integriert.With regard to the construction of the component, it is considered advantageous if a waveguide is optically coupled or connected to the photodetector and the optical attenuator acts on the waveguide. The waveguide, the photodetector and the optical attenuator are preferably integrated in the same semiconductor substrate.

Auch kann es vorteilhaft sein, wenn der Photodetektor zwei oder mehr optische Eingänge aufweist, an die jeweils ein Wellenleiter angeschlossen ist.It may also be advantageous if the photodetector has two or more optical inputs, to each of which a waveguide is connected.

Jeder der zumindest zwei an den Photodetektor angeschlossenen Wellenleiter ist vorzugsweise jeweils mit einem verstellbaren optischen Dämpfungsglied ausgestattet, das mittelbar oder unmittelbar mit dem oder einem der Ausgänge des Verstärkers gekoppelt ist und mittelbar oder unmittelbar von einem Ausgangssignal des Verstärkers angesteuert wird.Each of the at least two waveguides connected to the photodetector is preferably each equipped with an adjustable optical attenuator, which is indirectly or directly coupled to the or one of the outputs of the amplifier and is driven directly or indirectly by an output signal of the amplifier.

Das verstellbare optische Dämpfungsglied kann in vorteilhafter Weise eine Ladungsträgerinjektionseinrichtung, insbesondere eine pn- oder pin-Diodenstruktur, oder eine Heizeinrichtung oder sowohl eine Ladungsträgerinjektionseinrichtung als auch eine Heizeinrichtung aufweisen.The adjustable optical attenuator may advantageously comprise a charge carrier injection device, in particular a pn or pin diode structure, or a heater, or both a charge carrier injection device and a heater.

Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass in jedem der beiden Wellenleiterarme einer Mach-Zehnder-Struktur jeweils eine Ladungsträgerinjektionseinrichtung und/oder ein Heizelement vorhanden sind. Eine solche Anordnung ermöglicht einen Betrieb (z. B. „push-pull“-Betrieb), bei dem wahlweise nur einer der beiden Wellenleiterarme mit gewünschtem Vorzeichen der Brechzahländerung angesteuert wird oder beide Wellenleiterarme gleichzeitig, vorzugsweise gegensinnig bzw. mit unterschiedlichem Vorzeichen der Brechzahländerung.For example, provision can be made for a charge carrier injection device and / or a heating element to be present in each of the two waveguide arms of a Mach-Zehnder structure. Such an arrangement permits operation (eg "push-pull" operation) in which either only one of the two waveguide arms with the desired sign of the change in refractive index is driven or both waveguide arms simultaneously, preferably in opposite directions or with different signs of the refractive index change.

Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass der Wellenleiter eine Interferenzstruktur, insbesondere eine Mach-Zehnder-Struktur oder eine Richtkopplerstruktur, und/oder eine Resonatorstruktur, insbesondere eine Fabry-Perot-Resonatorstruktur oder eine Ringresonatorstruktur, aufweist und die Verstellbarkeit der Dämpfung des optischen Dämpfungsglieds zumindest auch auf einer Veränderung der Brechzahl in einem Abschnitt der Interferenzstruktur und/oder der Resonatorstruktur beruht.Alternatively or additionally, it may be provided that the waveguide has an interference structure, in particular a Mach-Zehnder structure or a directional coupler structure, and / or a resonator structure, in particular a Fabry-Perot resonator structure or a ring resonator structure, and the adjustability of the attenuation of the optical attenuator based at least on a change in the refractive index in a portion of the interference structure and / or the resonator structure.

Der Verstärker ist bevorzugt ein Transimpedanzverstärker, insbesondere ein solcher, der in demselben Substrat wie der Photodetektor integriert ist.The amplifier is preferably a transimpedance amplifier, in particular one that is integrated in the same substrate as the photodetector.

Darüber hinaus wird es als vorteilhaft angesehen, wenn an den Photodetektor optisch ein Wellenleiter angekoppelt oder angeschlossen ist und in und/oder neben dem Wellenleiter zwei oder mehr optische Dämpfungsglieder in Wellenleiterlängsrichtung hintereinander angeordnet sind, die jeweils auf den Wellenleiter einwirken oder zumindest einwirken können, wobei jedes der Dämpfungsglieder jeweils mittelbar oder unmittelbar mit dem oder einem der elektrischen Ausgänge des Verstärkers, insbesondere mit demselben Ausgang des Verstärkers, in Verbindung steht und mit einem Ausgangssignal des Verstärkers, insbesondere demselben Ausgangssignal, oder einem mit diesem gebildeten Steuersignal angesteuert wird.Moreover, it is considered advantageous if optically a waveguide is coupled or connected to the photodetector and in and / or next to the waveguide two or more optical attenuators are arranged waveguide longitudinal direction one behind the other, each acting on the waveguide or at least can act, said each of the attenuators is in each case directly or indirectly connected to the or one of the electrical outputs of the amplifier, in particular to the same output of the amplifier, and is driven by an output signal of the amplifier, in particular the same output signal or a control signal formed therewith.

Auch ist es vorteilhaft, wenn die Photodiode elektrisch differentiell an den Verstärker angeschlossen ist.It is also advantageous if the photodiode is electrically differentially connected to the amplifier.

Die Erfindung bezieht sich darüber hinaus auf ein Verfahren zum Betreiben eines Bauelements, das einen Photodetektor und einen mit dem Photodetektor verbundenen elektrischen Verstärker aufweist.The invention also relates to a method of operating a device comprising a photodetector and an electrical amplifier connected to the photodetector.

Bezüglich eines solchen Verfahrens ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass mit einem an einem elektrischen Ausgang des Verstärkers ausgegebenen Ausgangssignal oder mit einem mit diesem gebildeten Steuersignal ein verstellbares optisches Dämpfungsglied angesteuert und dessen Dämpfung eingestellt wird, und mit dem Dämpfungsglied die auf den Photodetektor fallende Strahlung gedämpft wird, wobei der Photodetektor, der Verstärker und das Dämpfungsglied in demselben Halbleitersubstrat integriert sind.With regard to such a method, the invention provides that with an output signal output at an electrical output of the amplifier or with a control signal formed therewith, an adjustable optical attenuator is activated and its attenuation is adjusted, and with the attenuator the radiation incident on the photodetector is attenuated, wherein the photodetector, the amplifier and the attenuator are integrated in the same semiconductor substrate.

Bezüglich der Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens sei auf die obigen Ausführungen im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Bauelement verwiesen.With regard to the advantages of the method according to the invention, reference is made to the above statements in connection with the component according to the invention.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert; dabei zeigen beispielhaft

  • 1 ein Ausführungsbeispiel für ein erfindungsgemäßes Bauelement, das mit einem in Lichtausbreitungsrichtung vor einem Photodetektor des Bauelements angeordneten Dämpfungsglied ausgestattet ist,
  • 2 ein Ausführungsbeispiel für ein erfindungsgemäßes Bauelement, bei dem ein Dämpfungsglied durch eine Ladungsträgerinjektionseinrichtung gebildet ist, die eine Dämpfung optischer Strahlung durch Ladungsträgerinjektion bewirkt,
  • 3 ein Ausführungsbeispiel für ein erfindungsgemäßes Bauelement, bei dem ein Dämpfungsglied eine Mach-Zehnder-Struktur sowie eine Ladungsträgerinjektionseinrichtung aufweist, deren injizierte Ladungsträger eine Brechzahländerung und somit eine Änderung der Interferenz am Ausgang der Mach-Zehnder-Struktur bewirken,
  • 4 ein Ausführungsbeispiel für ein erfindungsgemäßes Bauelement, bei dem ein Dämpfungsglied einen Ringresonator sowie eine Ladungsträgerinjektionseinrichtung aufweist,
  • 5 ein Ausführungsbeispiel für ein erfindungsgemäßes Bauelement, bei dem mehrere Dämpfungsglieder in Strahlausbreitungsrichtung vor einem Photodetektor des Bauelements angeordnet sind,
  • 6 ein Ausführungsbeispiel für ein erfindungsgemäßes Bauelement, bei dem ein Photodetektor zwei Eingänge aufweist, an die jeweils ein Wellenleiter mit einem integrierten Dämpfungsglied angeschlossen ist, wobei die Dämpfungsglieder jeweils von einer individuellen Steuereinrichtung angesteuert werden,
  • 7 eine Ausführungsvariante des Bauelements gemäß 6, bei dem die Dämpfungsglieder mit einer einzigen Steuereinrichtung angesteuert werden,
  • 8 ein Ausführungsbeispiel für eine Steuereinrichtung, die bei den Bauelementen gemäß den 1 bis 7 eingesetzt werden kann,
  • 9 ein weiteres Ausführungsbeispiel für eine Steuereinrichtung, die für den Einsatz bei den Bauelementen gemäß den 1 bis 7 geeignet ist,
  • 10 eine Ausführungsvariante für ein erfindungsgemäßes Bauelement, bei dem ein Photodetektor differentiell an den Verstärker angeschlossen ist, und
  • 11 eine Ausführungsvariante für ein Dämpfungsglied, bei dem zwei Wellenleiterarme einer Mach-Zehnder-Struktur, beispielsweise für einen pushpull-Betrieb, mit Brechzahländerungen mit unterschiedlichem Vorzeichen beaufschlagt werden können.
The invention will be explained in more detail with reference to embodiments; thereby show by way of example
  • 1 an embodiment of a device according to the invention, which is equipped with an arranged in the light propagation direction in front of a photodetector of the device attenuator,
  • 2 an embodiment of a device according to the invention, in which an attenuator is formed by a charge carrier injection device, which causes an attenuation of optical radiation by charge carrier injection,
  • 3 an exemplary embodiment of a component according to the invention, in which an attenuator has a Mach-Zehnder structure and a charge carrier injection device whose injected charge carriers cause a change in refractive index and thus a change in the interference at the output of the Mach-Zehnder structure,
  • 4 An exemplary embodiment of a component according to the invention, in which an attenuator has a ring resonator and a charge carrier injection device,
  • 5 An embodiment of a device according to the invention, in which a plurality of attenuators are arranged in the beam propagation direction in front of a photodetector of the device,
  • 6 an exemplary embodiment of a component according to the invention, in which a photodetector has two inputs, to each of which a waveguide with an integrated attenuator is connected, wherein the attenuators are each driven by an individual control device,
  • 7 an embodiment of the device according to 6 in which the attenuators are driven by a single control device,
  • 8th an embodiment of a control device, which in the components according to the 1 to 7 can be used
  • 9 a further embodiment of a control device, which is suitable for use in the components according to the 1 to 7 suitable is,
  • 10 a variant embodiment of a device according to the invention, in which a photodetector is connected differentially to the amplifier, and
  • 11 a variant embodiment of an attenuator, in which two waveguide arms of a Mach-Zehnder structure, for example, for a push-pull operation, can be acted upon with refractive index changes with different signs.

In den Figuren werden der Übersicht halber für identische oder vergleichbare Komponenten stets dieselben Bezugszeichen verwendet.For the sake of clarity, the same reference numbers are always used in the figures for identical or comparable components.

Die 1 zeigt ein Bauelement 10, das einen Photodetektor PD sowie einen mit dem Photodetektor PD verbundenen elektrischen Verstärker TIA aufweist. Bei dem Verstärker TIA handelt es sich vorzugsweise um einen Transimpedanzverstärker.The 1 shows a component 10 that a photodetector PD and one with the photodetector PD connected electrical amplifier TIA having. At the amplifier TIA it is preferably a transimpedance amplifier.

Dem mit einem elektrischen Potential V beaufschlagten Photodetektor PD vorgeordnet ist ein optischer Wellenleiter 20, dessen in der 1 linker Eingang E20 zum Einspeisen optischer Strahlung P geeignet ist. Die optische Strahlung P passiert den Wellenleiter 20 in Richtung des Photodetektors PD. Auf dem Weg zum Photodetektor PD wird die optische Strahlung durch ein vorzugsweise in den Wellenleiter 20 integriertes oder an diesen angekoppeltes Dämpfungsglied 30 beeinflusst, das die optische Strahlung P dämpft, wodurch eine in der 1 mit dem Bezugszeichen P' gekennzeichnete gedämpfte Strahlung gebildet wird.The one with an electrical potential V acted photodetector PD upstream is an optical waveguide 20 whose in the 1 left entrance E20 for feeding optical radiation P suitable is. The optical radiation P happens the waveguide 20 in the direction of the photodetector PD , On the way to the photodetector PD the optical radiation is transmitted through a preferably into the waveguide 20 integrated or coupled to this attenuator 30 affects the optical radiation P dampens, creating a in the 1 formed with the reference numeral P 'characterized attenuated radiation.

Der Verstärker TIA weist bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 einen Datensignalausgang DA auf, der ausgangsseitig ein mittels der optischen Strahlung P übermitteltes Datensignal DS ausgibt.The amplifier TIA indicates in the embodiment according to 1 a data signal output THERE on, the output side by means of optical radiation P transmitted data signal DS outputs.

Der Verstärker TIA weist darüber hinaus einen Ausgang A auf, dessen Ausgangssignal AS in eine Steuereinrichtung 40 des Bauelements 10 eingespeist wird. Die Steuereinrichtung 40 erzeugt mit dem Ausgangssignal AS des Verstärkers TIA ein Steuersignal ST, mit dem das Dämpfungsglied 30 angesteuert bzw. dessen Dämpfung α eingestellt wird.The amplifier TIA also has an output A on, whose output signal AS in a control device 40 of the component 10 is fed. The control device 40 generated with the output signal AS of the amplifier TIA a control signal ST with which the attenuator 30 activated or its damping α is set.

Die erwähnten Komponenten des Bauelements 10, also der Wellenleiter 20, das Dämpfungsglied 30, die Steuereinrichtung 40, der Photodetektor PD sowie der Verstärker TIA sind in ein und demselben Halbleitersubstrat 11 des Bauelements 10 integriert.The mentioned components of the device 10 So the waveguide 20 , the attenuator 30 , the control device 40 , the photodetector PD as well as the amplifier TIA are in the same semiconductor substrate 11 of the component 10 integrated.

Durch Steuerung der Transmissionsänderung des Dämpfungsglieds 30 kann die Lichtleistung, die auf den Photodetektor PD trifft, begrenzt werden. Die Begrenzung der Lichtleistung kann eine Übersteuerung der Eingangsstufe des Verstärkers TIA verhindern. Eine Übersteuerung der Eingangsstufe mit einem zu hohen Eingangssignal kann in störender Weise zu einer Verzerrung des Datensignals DS führen. Diese Verzerrung kann durch einen zu hohen Spannungshub entstehen, der den Eingangstransistor des Verstärkers TIA in die Sättigung treibt.By controlling the transmission change of the attenuator 30 can the light output on the photodetector PD meets, be limited. Limiting the light output can override the input stage of the amplifier TIA prevent. Overdriving the input stage with too high an input signal can cause distortion of the data signal in a disturbing way DS to lead. This distortion can be caused by too high a voltage swing, which is the input transistor of the amplifier TIA drives into saturation.

In einem System mit mehreren parallelen Kanälen kann ein hohes Signal außerdem zu erhöhtem Übersprechen zwischen Nachbarkanälen führen. Dieses Übersprechen reduziert die effektive Eingangsempfindlichkeit des Eingangsverstärkers des Verstärkers TIA.In a system with multiple parallel channels, a high signal can also cause increased crosstalk between adjacent channels. This crosstalk reduces the effective input sensitivity of the amplifier's input amplifier TIA ,

Das Bauelement 10 wird aus den genannten Gründen vorzugsweise derart betrieben, dass der Photodetektor PD, der Verstärker TIA, die Steuereinrichtung 40 und das Dämpfungsglied 30 eine geschlossene Regelschleife bilden. Konkret wird die Steuereinrichtung 40 die Ansteuerung des Dämpfungsglieds 30 vorzugsweise derart vornehmen, dass die mittlere Signalstärke des elektrischen Eingangssignals ES am Verstärkereingang Ev des Verstärkers TIA auf einen vorgegebenen Maximalwert begrenzt wird. Alternativ kann die Steuereinrichtung 40 in vorteilhafter Weise auch derart ausgestaltet sein, dass sie die Regelschleife derart betreibt, dass die Signalspitzen im elektrischen Eingangssignal ES am Verstärkereingang Ev des Verstärkers TIA auf einen vorgegebenen Maximalwert begrenzt werden.The component 10 For the reasons mentioned above, it is preferably operated in such a way that the photodetector PD , the amplifier TIA , the control device 40 and the attenuator 30 form a closed loop. Specifically, the control device 40 the activation of the attenuator 30 preferably make such that the average signal strength of the electrical input signal IT at the amplifier input Ev of the amplifier TIA is limited to a predetermined maximum value. Alternatively, the control device 40 be advantageously designed so that it operates the control loop such that the signal peaks in the electrical input signal IT at the amplifier input Ev of the amplifier TIA be limited to a predetermined maximum value.

Um die beschriebene Arbeitsweise der Steuereinrichtung 40 besonders einfach zu ermöglichen, wird es als vorteilhaft angesehen, wenn der elektrische Ausgang A des Verstärkers TIA, der an die Steuereinrichtung 40 angeschlossen ist, ein Signalstärkeindikatorausgang ist, der als das Ausgangssignal AS ein die mittlere Signalstärke am Verstärkereingang Ev des Verstärkers TIA anzeigendes Ausgangssignal AS ausgibt.To the described operation of the control device 40 Particularly easy to enable, it is considered advantageous when the electrical output A of the amplifier TIA to the controller 40 is connected, a signal strength indicator output is acting as the output signal AS an average signal strength at the amplifier input Ev of the amplifier TIA indicating output signal AS outputs.

Alternativ wird es als vorteilhaft angesehen, wenn der elektrische Ausgang A des Verstärkers TIA als Ausgangssignal AS ein Signal ausgibt, das die Höhe der Signalspitzen am Verstärkereingang Ev des Verstärkers TIA anzeigt.Alternatively, it is considered advantageous if the electrical output A of the amplifier TIA as an output signal AS outputs a signal representing the height of the signal peaks at the amplifier input Ev of the amplifier TIA displays.

Die 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel für ein Bauelement 10, das vom Aufbau her dem Bauelement 10 gemäß 1 entspricht. So lässt sich in der 2 erkennen, dass das Bauelement 10 gemäß 2 einen Wellenleiter 20, ein Dämpfungsglied 30, einen Photodetektor PD, einen Verstärker TIA sowie eine Steuereinrichtung 40 aufweist. Das Dämpfungsglied 30, der Photodetektor PD, der Verstärker TIA und die Steuereinrichtung 40 bilden eine Regelschleife, mit der die auf den Photodetektor PD fallende gedämpfte optische Leistung P' auf ein gewünschtes Maß eingestellt wird, wie dies im Zusammenhang mit der 1 bereits erläutert worden ist.The 2 shows an embodiment of a component 10 , the construction of the component 10 according to 1 equivalent. So can be in the 2 recognize that the component 10 according to 2 a waveguide 20 , an attenuator 30 , a photodetector PD , an amplifier TIA and a control device 40 having. The attenuator 30 , the photodetector PD , the amplifier TIA and the controller 40 Form a control loop that connects to the photodetector PD falling attenuated optical power P ' adjusted to a desired level, as related to the 1 has already been explained.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 2 wird das Dämpfungsglied 30 durch eine Ladungsträgerinjektionseinrichtung 310 gebildet, die ein p-dotiertes Gebiet 311, ein n-dotiertes Gebiet 312 sowie ein dazwischen liegendes undotiertes bzw. nur schwach dotiertes mittleres Gebiet 313 umfasst, durch den der Wellenleiter 20 hindurchgeführt ist.In the embodiment according to 2 becomes the attenuator 30 by a charge carrier injection device 310 formed a p-doped area 311 , an n-doped area 312 and an intermediate undoped or only slightly doped middle region 313 includes, through which the waveguide 20 passed through.

Zur Steuerung der Dämpfung des Dämpfungsglieds 30 gemäß 2 kann die Steuereinrichtung 40 mehr oder weniger (oder auch gar keinen) Strom in Form des Steuersignals ST durch die Ladungsträgerinjektionseinrichtung 310 bzw. deren pn- bzw. pin-Diode fließen lassen; je nach Stromhöhe wird die Dichte an Ladungsträgern innerhalb des mittleren Gebiets 313 entsprechend eingestellt und dadurch die Dämpfung der Strahlung durch die Ladungsträger in dem Gebiet 313 auf das jeweils gewünschte Maß eingestellt. Ohne Strom ist die Absorption äquivalent zur Absorption des Wellenleiters 20 selbst (ca. 2 dB/cm) und ist über typische Distanzen von einigen zehn Mikrometern zwischen dem Dämpfungsglied 30 und dem Photodetektor PD vernachlässigbar.To control the damping of the attenuator 30 according to 2 can the controller 40 more or less (or not at all) current in the form of the control signal ST by the charge carrier injection device 310 or whose pn or pin diode can flow; depending on the current level, the density of charge carriers within the middle area becomes 313 adjusted accordingly and thereby the attenuation of the radiation by the charge carriers in the area 313 set to the desired level. Without current, the absorption is equivalent to the absorption of the waveguide 20 itself (about 2 dB / cm) and is over typical distances of tens of microns between the attenuator 30 and the photodetector PD negligible.

Im Übrigen gelten die obigen Erläuterungen im Zusammenhang mit der 1 entsprechend.For the rest, the above explanations apply in connection with 1 corresponding.

Die 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel für ein Bauelement 10, bei dem ein Dämpfungsglied 30 durch eine Mach-Zehnder-Struktur 320 gebildet ist. Die Mach-Zehnder-Struktur 320 umfasst zwei parallel laufende Wellenleiterarme 321 und 322. Einer der beiden Wellenleiterarme, beispielsweise der untere Wellenleiterarm 322 in 3, ist mit einer Ladungsträgerinjektionseinrichtung 310 ausgestattet, die der Ladungsträgereinrichtung 310 gemäß 2 entsprechen kann.The 3 shows an embodiment of a component 10 in which an attenuator 30 through a Mach-Zehnder structure 320 is formed. The Mach Zehnder structure 320 includes two parallel waveguide arms 321 and 322 , One of the two waveguide arms, for example the lower waveguide arm 322 in 3 , is with a charge carrier injection device 310 equipped, that of the charge carrier device 310 according to 2 can correspond.

Auch die Ladungsträgerinjektionseinrichtung 310 gemäß 3 weist ein p-dotiertes Gebiet 311 und ein n-dotiertes Gebiet 312 auf, die eine pn- bzw. pin-Diodenstruktur bilden, durch die Ladungsträger in den Wellenleiterarm 322 eingespeist werden können.Also the charge carrier injection device 310 according to 3 indicates a p-doped region 311 and an n-doped region 312 on, which form a pn or pin diode structure, through the charge carriers in the waveguide arm 322 can be fed.

Im Unterschied zu dem Ausführungsbeispiel gemäß 2, bei dem die Dämpfung des Dämpfungsglieds 30 durch die Ladungsträgerdämpfung der injizierten Ladungsträger bewirkt wird, ist bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 3 vorgesehen, dass die von der Ladungsträgerinjektionseinrichtung 310 injizierten Ladungsträger vornehmlich die Brechzahl im Bereich des Wellenleiterarms 322 verändern, wodurch es zu einer Phasenverschiebung der optischen Strahlung zwischen den beiden Wellenleiterarmen 321 und 322 kommt. Je nach der resultierenden Phasenverschiebung am Ausgang 323 der Mach-Zehnder-Struktur 320 kommt es aufgrund der Interferenz zu einer phasenverschiebungsabhängigen Auskopplung der Strahlung und damit einhergehend zu einer phasenverschiebungsabhängigen Amplitude der dadurch mehr oder weniger gedämpften Strahlung P', die in den Photodetektor PD eingestrahlt wird.In contrast to the embodiment according to 2 in which the attenuation of the attenuator 30 is effected by the carrier attenuation of the injected charge carriers is in the embodiment according to 3 provided that of the charge carrier injection device 310 Injected carrier mainly the refractive index in the waveguide arm 322 which causes a phase shift of the optical radiation between the two waveguide arms 321 and 322 comes. Depending on the resulting phase shift at the output 323 the Mach-Zehnder structure 320 Due to the interference, there is a phase shift-dependent decoupling of the radiation and, consequently, a phase-shift-dependent amplitude of the more or less attenuated radiation P ' in the photodetector PD is irradiated.

Zusammengefasst basiert das Dämpfungsglied 30 also auf einer Brechzahländerung durch Ladungsträgerinjektion, im Unterschied zu dem Dämpfungsglied 30 gemäß 2, bei dem die Dämpfung auf der Dämpfung durch die Ladungsträger selbst basiert.In summary, the attenuator is based 30 So on a refractive index change by carrier injection, in contrast to the attenuator 30 according to 2 in which the attenuation is based on the attenuation by the charge carriers themselves.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 3 kann die Phasenverschiebung zwischen den Wellenleiterarmen 321 und 322 alternativ oder zusätzlich auch durch ein Heizelement 500 hervorgerufen werden, das durch eine Temperaturänderung eine Brechzahländerung bewirkt.In the embodiment according to 3 can the phase shift between the waveguide arms 321 and 322 alternatively or additionally by a heating element 500 be caused, which causes a change in refractive index by a change in temperature.

Im Übrigen ist es möglich, in jedem der beiden Wellenleiterarme 321 und 322 der Mach-Zehnder-Struktur 320 jeweils eine Ladungsträgerinjektionseinrichtung 310 und/oder ein Heizelement 500 (z. B. in Form eines elektrischen Widerstands oder einer elektrischen Widerstandsschicht) vorzusehen, um beispielsweise einen Betrieb (z. B. „push-pull“-Betrieb) zu ermöglichen, bei dem wahlweise nur einer der beiden Wellenleiterarme 321 und 322 mit gewünschtem Vorzeichen der Brechzahländerung angesteuert wird oder beide Wellenleiterarme 321 und 322 gleichzeitig, vorzugsweise gegensinnig bzw. mit unterschiedlichem Vorzeichen der Brechzahländerung. Eine solche Variante zeigt beispielhaft die 11. Incidentally, it is possible in each of the two waveguide arms 321 and 322 the Mach-Zehnder structure 320 in each case one charge carrier injection device 310 and / or a heating element 500 (eg, in the form of an electrical resistor or an electrical resistance layer) to enable, for example, operation (eg, "push-pull" operation) in which, optionally, only one of the two waveguide arms 321 and 322 is driven with the desired sign of the change in refractive index or both waveguide arms 321 and 322 simultaneously, preferably in opposite directions or with different signs of the refractive index change. Such a variant exemplifies the 11 ,

Die 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel für ein Bauelement 10, bei dem ein Dämpfungsglied 30 einen Ringresonator 330 umfasst. Der Ringresonator 330 weist einen Wellenleiterring 331 und einen Richtkoppler 332 auf, der den Wellenleiterring 331 mit dem Wellenleiter 20 des Bauelements 10 koppelt.The 4 shows an embodiment of a component 10 in which an attenuator 30 a ring resonator 330 includes. The ring resonator 330 has a waveguide ring 331 and a directional coupler 332 on, the waveguide ring 331 with the waveguide 20 of the component 10 coupled.

Darüber hinaus weist das Dämpfungsglied 30 gemäß 4 eine Ladungsträgerinjektionseinrichtung 310 auf, beispielsweise eine solche, wie sie im Zusammenhang mit den 2 und 3 oben bereits erläutert worden ist. Mit der Ladungsträgerinjektionseinrichtung 310 lassen sich Ladungsträger in den Wellenleiterring 331 einspeisen, wodurch dessen effektive optische Länge (wegen der Brechzahländerung) variiert und das Koppelverhalten relativ zum Wellenleiter 20 verändert wird. Die Steuereinrichtung 40 hat bei dem Bauelement 10 also die Möglichkeit, mittels des Steuersignals ST bzw. mittels geeigneter Ladungsträgerinjektion in den Wellenleiterring 331 das Koppelverhalten des Ringresonators 330 relativ zum Wellenleiter 20 zu beeinflussen und damit die optische Leistung, die auf den Photodetektor PD trifft, je nach dem Ausgangssignal AS am Ausgang A des Verstärkers TIA gezielt einzustellen.In addition, the attenuator has 30 according to 4 a charge carrier injection device 310 on, for example, such as those associated with the 2 and 3 has already been explained above. With the charge carrier injection device 310 Charge carriers can be inserted into the waveguide ring 331 feed, whereby its effective optical length (because of the refractive index change) varies and the coupling behavior relative to the waveguide 20 is changed. The control device 40 has with the device 10 So the possibility of using the control signal ST or by means of suitable charge carrier injection into the waveguide ring 331 the coupling behavior of the ring resonator 330 relative to the waveguide 20 to influence and therefore the optical power acting on the photodetector PD meets, depending on the output signal AS at the exit A of the amplifier TIA targeted.

Bezüglich einer optimalen Regelung der Dämpfung des Dämpfungsglieds 30 sei auf die obigen Ausführungen, insbesondere im Zusammenhang mit der 1, verwiesen.Regarding an optimal control of the attenuation of the attenuator 30 be to the above statements, in particular in connection with the 1 , referenced.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 4 kann die Phasenverschiebung im Wellenleiterring 331 alternativ oder zusätzlich auch durch ein Heizelement 500 hervorgerufen werden, das durch eine Temperaturänderung eine Brechzahländerung bewirkt. In the embodiment according to 4 can the phase shift in the waveguide ring 331 alternatively or additionally by a heating element 500 be caused, which causes a change in refractive index by a change in temperature.

Die 5 zeigt ein Ausführungsbeispiel für ein optisches Bauelement 10, bei dem - in Ausbreitungsrichtung der Strahlung P im Wellenleiter 20 gesehen - drei Dämpfungsglieder 30 vor einem Photodetektor PD angeordnet sind. Die drei Dämpfungsglieder 30 werden von einer Steuereinrichtung 40 angesteuert, die die Dämpfung der Dämpfungsglieder 30 derart einstellt, dass die durch die drei Dämpfungsglieder 30, den Photodetektor PD, den Verstärker TIA und die Steuereinrichtung 40 gebildete Regelschleife am Ausgang A des Verstärkers TIA ein gewünschtes Ausgangssignal AS ergibt. Bezüglich der Regelmöglichkeiten bzw. bezüglich der möglichen Arbeitsweise der Steuereinrichtung 40 sei auf die obigen Ausführungen im Zusammenhang mit den 1 bis 4, insbesondere 1, verwiesen.The 5 shows an exemplary embodiment of an optical component 10 in which - in the propagation direction of the radiation P in the waveguide 20 seen - three attenuators 30 in front of a photodetector PD are arranged. The three attenuators 30 be from a controller 40 controlled, the attenuation of the attenuators 30 set such that by the three attenuators 30 , the photodetector PD , the amplifier TIA and the controller 40 formed control loop at the output A of the amplifier TIA a desired output signal AS results. Regarding the control options or with regard to the possible operation of the control device 40 be on the above statements in connection with the 1 to 4 , especially 1 , referenced.

Die 6 zeigt ein Ausführungsbeispiel für ein Bauelement 10, bei dem ein Photodetektor PD zwei optische Eingänge E1 und E2 aufweist, an die jeweils ein Wellenleiter angeschlossen ist. Die Wellenleiter sind in der 6 mit den Bezugszeichen 20 und 20' gekennzeichnet.The 6 shows an embodiment of a component 10 in which a photodetector PD two optical inputs E1 and E2 has, to each of which a waveguide is connected. The waveguides are in the 6 with the reference numerals 20 and 20 ' characterized.

Jeder der beiden Wellenleiter 20 und 20' ist mit einem zugeordneten Dämpfungsglied 30 bzw. 30' ausgestattet.Each of the two waveguides 20 and 20 ' is with an associated attenuator 30 respectively. 30 ' fitted.

Ein mit dem Photodetektor PD verbundener Verstärker TIA gibt an einem Ausgang A ein Ausgangssignal AS ab, das von zwei Steuereinrichtungen 40 und 40' ausgewertet wird. Jede der beiden Steuereinrichtungen 40 und 40' steuert ein zugeordnetes Dämpfungsglied 30 und 30' derart an, dass das Ausgangssignal AS am Ausgang A des Verstärkers TIA ein vorgegebenes Verhalten aufweist, wie dies im Zusammenhang mit den 1 bis 5, insbesondere 1, oben bereits im Detail erläutert worden ist.One with the photodetector PD connected amplifier TIA gives at an exit A an output signal AS from two controllers 40 and 40 ' is evaluated. Each of the two control devices 40 and 40 ' controls an associated attenuator 30 and 30 ' such that the output signal AS at the exit A of the amplifier TIA has a predetermined behavior, as related to the 1 to 5 , especially 1 , has already been explained in detail above.

Die 7 zeigt eine Variante des Bauelements 10 gemäß 6. Bei der Variante gemäß 7 werden die Dämpfungsglieder 30 und 30' von einer einzigen Steuereinrichtung 40 angesteuert. Im Übrigen gelten die obigen Ausführungen entsprechend.The 7 shows a variant of the device 10 according to 6 , In the variant according to 7 become the attenuators 30 and 30 ' from a single controller 40 driven. In addition, the above statements apply accordingly.

Die 8 zeigt ein Ausführungsbeispiel für eine Steuereinrichtung 40, die bei den Bauelementen 10 gemäß den 1 bis 7 eingesetzt werden kann. Die Steuereinrichtung 40 gemäß 8 weist einen Operationsverstärker 400 sowie einen Widerstand 410 auf, die in der gezeigten Weise miteinander verschaltet sind. Der Ausgang des Operationsverstärkers 400 gibt das Steuersignal ST aus, das auf ein nachgeordnetes Dämpfungsglied 30 bzw. 30' einwirkt, wie dies oben im Zusammenhang mit den 1 bis 7 im Detail erläutert worden ist.The 8th shows an embodiment of a control device 40 involved in the construction elements 10 according to the 1 to 7 can be used. The control device 40 according to 8th has an operational amplifier 400 as well as a resistor 410 on, which are interconnected in the manner shown. The output of the operational amplifier 400 gives the control signal ST out, that on a downstream attenuator 30 respectively. 30 ' acts as above in connection with the 1 to 7 has been explained in detail.

Die 9 zeigt eine alternative Ausgestaltung für eine Steuereinrichtung 40, die bei den Bauelementen 10 gemäß den 1 bis 7 eingesetzt werden kann. Die Steuereinrichtung 40 gemäß 9 weist eine Recheneinrichtung 450 sowie einen Speicher 460 auf. In dem Speicher 460 ist eine Tabelle TA abgespeichert, die auszugebende elektrische Steuersignale ST in Abhängigkeit von einem von einem vorgeordneten Verstärker TIA ausgegebenen Ausgangssignal AS vorgibt. Je nach Ausgangssignal AS wird die Recheneinrichtung 450 unter Heranziehung des Speichers 460 bzw. der darin gespeicherten Tabelle TA ein geeignetes Steuersignal ST erzeugen und ausgangsseitig zur Ansteuerung eines nachgeordneten Dämpfungsglieds ausgeben.The 9 shows an alternative embodiment for a control device 40 involved in the construction elements 10 according to the 1 to 7 can be used. The control device 40 according to 9 has a computing device 450 as well as a memory 460 on. In the store 460 is a table TA stored, the electrical output control signals ST depending on one of an upstream amplifier TIA output signal output AS pretends. Depending on the output signal AS becomes the computing device 450 using the memory 460 or the table TA stored therein a suitable control signal ST generate and output side output for driving a downstream attenuator.

Die 10 zeigt eine Ausführungsvariante für ein erfindungsgemäßes Bauelement 10, bei dem ein Photodetektor PD differentiell an den Verstärker TIA angeschlossen ist. Zu diesem Zweck weist der Verstärker TIA zwei Verstärkereingänge Ev und Ev' auf, in die jeweils ein Eingangssignal ES bzw. ES' des Photodetektors PD eingespeist wird. Im Übrigen gelten die obigen Ausführungen im Zusammenhang mit den 1 bis 9 entsprechend.The 10 shows an alternative embodiment of a device according to the invention 10 in which a photodetector PD differentially to the amplifier TIA connected. For this purpose, the amplifier points TIA two amplifier inputs Ev and Ev ' on, in each case an input signal IT respectively. IT' of the photodetector PD is fed. Incidentally, the above statements apply in connection with the 1 to 9 corresponding.

Zusammengefasst werden oben im Zusammenhang mit den Ausführungsbeispielen gemäß den 1 bis 11 Bauelemente und Verfahren beschrieben, bei denen das optische Signal noch vor dem Photodetektor abgeschwächt werden kann. Der Verstärker kann damit auf maximale Empfindlichkeit optimiert werden, ohne dass eine Übersteuerung zu befürchten ist.Summarized above in connection with the embodiments according to the 1 to 11 Devices and methods described in which the optical signal can be attenuated before the photodetector. The amplifier can thus be optimized for maximum sensitivity without the risk of overloading.

Die Integration von elektronischen und photonischen Elementen in ein und demselben Halbleitersubstrat 11 (vorzugsweise Siliziumsubstrat) bzw. auf einem integrierten Schaltkreis (E-PIC) bietet die Möglichkeit, das Eingangssignal ES optisch zu begrenzen und damit die Empfindlichkeit der Eingangsstufe zu optimieren. Die Realisierung ist einzigartig in ihrer Kompaktheit, Kosteneffizienz und vermeidet einen Kompromiss in der Empfindlichkeit des Empfängers.The integration of electronic and photonic elements in one and the same semiconductor substrate 11 (preferably silicon substrate) or on an integrated circuit (E-PIC) offers the possibility of the input signal IT optically limit and thus to optimize the sensitivity of the input stage. The realization is unique in its compactness, cost-effectiveness and avoids a compromise in the sensitivity of the receiver.

Der Verstärker TIA hat vorzugsweise einen Datensignalausgang DA für das Datensignal DS mit einer Datenrate von zum Beispiel 25Gbit/s und einen zusätzlichen Ausgang für das Ausgangssignal AS. Das Ausgangssignal AS kann beispielsweise die Signalstärke (received signal strength indicator, RSSI) oder die Spitzenamplitude am Verstärkereingang Ev repräsentieren (peak detector).The amplifier TIA preferably has a data signal output THERE for the data signal DS at a data rate of, for example, 25 Gbit / s and an additional output for the output signal AS , The output signal AS For example, the signal strength (received signal strength indicator, RSSI) or the peak amplitude at the amplifier input Ev represent (peak detector).

Mögliche Anwendungen bilden die optische Datenübertragung in und zwischen Datencentern („intra DC“ und „inter DC“), die optische Datenübertragung im Metronetz und zum Endverbraucher („Fiber to the home, FTTH“).Possible applications include optical data transmission in and between data centers ("intra DC" and "inter DC"), optical data transmission in the metro network and to the end user ("Fiber to the home, FTTH").

Das Bauelement gemäß den in den 1 bis 11 gezeigten Ausführungsbeispielen ist für die optische Datenübertragung für 100Gbit/s geeignet, wie sie beispielsweise durch die CWDM4-MSA und durch den IEEE Standard 100GBase-LR4 geregelt ist. In beiden Fällen ist ein großer Dynamikbereich für die empfangene optische Leistung gefordert, von einer minimalen Durchschnittsleistung -11.5dBm (CWDM4) und -10dBm (LR4) bis zu einer maximalen von 2.5dBm (CWDM4 und LR4).The device according to the in the 1 to 11 The exemplary embodiments shown are suitable for optical data transmission at 100 Gbit / s, as regulated by the CWDM4-MSA and by the IEEE Standard 100GBase-LR4, for example. In both cases, a large dynamic range is required for the received optical power, from a minimum average power of -11.5dBm (CWDM4) and -10dBm (LR4) to a maximum of 2.5dBm (CWDM4 and LR4).

Die oben im Zusammenhang mit den 1 bis 11 beschriebenen Ausführungsbeispiele, die die Kointegration von Wellenleiter 20, optischem Dämpfungsglied (Abschwächer) 30, Photodetektor PD, Verstärker TIA und Regelschaltkreis auf einem EPIC beschreiben, können einzelne, mehrere oder alle der nachstehenden Eigenschaften und/oder Vorteile aufweisen:

  • - Die Begrenzung des optischen Eingangssignals ES auf dem Photodetektor PD kann eine Verzerrung der elektrischen Signale an dem Datensignalausgang DA und dem Ausgang A des Verstärkers verhindern.
  • - Die Regelung der Ausgangsamplitude ist ohne Änderung der Verstärkungsparameter des Verstärkers und somit ohne eine Reduktion der Empfängerempfindlichkeit möglich.
  • - Durch eine kurze elektrische Verbindung zwischen Photodiode und Verstärker wird die Empfindlichkeit der Verstärkereingangsstufe erhöht.
  • - Keine zusätzlichen optischen Einfügeverluste durch den Abschwächer 30 (bzw. vernachlässigbar bei Verwendung einer p-i-n Diode)
  • - Keine Überspannungen bei hohen optischen Eingangsleistungen
  • - Der optische Abschwächer kann bei hohen Signalwerten eingesetzt werden, um einen Einfluss auf die Empfindlichkeit zu vermeiden. Ohne optischen Abschwächer müsste sonst die Empfindlichkeit des Verstärkers durch eine Änderung der Transimpedanz mittels eines Varistors angepasst werden, auf Kosten der Empfindlichkeit.
  • - Das gesamte beschriebene Empfängersystem kann sehr kompakt realisiert werden.
  • - Kurze Signallaufzeiten und eine vereinfachte Herstellung mit wenig Komponenten
  • - Es müssen keine externen optischen oder elektronischen Komponenten zum Einsatz kommen, so dass keine durch solche Komponenten unvermeidbaren zusätzlichen Signalverluste auftreten.
  • - Der optische Abschwächer kann eine typische maximale Signalunterdrückung von mindestens 5 dB erzeugen.
  • - Das Substratmaterial des Bauelements (bzw. integrierten EPIC Chips) kann Silizium sein.
  • - Die Photodiode kann zwei oder mehr optische Eingänge aufweisen, an die jeweils ein Wellenleiter angeschlossen ist. Das Summensignal aller Eingänge bestimmt dann die Verstärkungskontrolle. Dabei kann sowohl ein optischer Abschwächer die Transmission beider Wellenleiter regeln, wenn diese sich aus einem Wellenleiter aufgeteilt haben, als auch jeder Wellenleiter einen eigenen optischen Abschwächer besitzen, wodurch eine unabhängige Regelung ermöglicht wird.
  • - Die Photodiode kann eine Ge-PD sein.
  • - Die Photodiode kann elektrisch differentiell an den Verstärker (TIA) angeschlossen sein.
  • - Über die Änderung allein der Brechzahl kann eine Änderung der Phase des empfangenen Signals durchgeführt werden. In Kombination mit einem lokalen Oszillator als Teil eines kohärenten Empfängers mit einer balanced Photodiode kann damit der Arbeitspunkt stabilisiert werden.
  • - Einkopplung des optischen Signals in den Wellenleiter kann über einen Gitterkoppler geschehen.
The above related to the 1 to 11 described embodiments, the cointegration of waveguides 20 , optical attenuator (attenuator) 30 , Photodetector PD , Amplifier TIA and control circuit on an EPIC may have individual, several or all of the following characteristics and / or advantages:
  • - The limitation of the optical input signal IT on the photodetector PD may be a distortion of the electrical signals at the data signal output THERE and the exit A prevent the amplifier.
  • - The regulation of the output amplitude is possible without changing the gain parameters of the amplifier and thus without a reduction of the receiver sensitivity.
  • - A short electrical connection between photodiode and amplifier increases the sensitivity of the amplifier input stage.
  • - No additional optical insertion losses through the attenuator 30 (or negligible when using a pin diode)
  • - No overvoltages at high optical input powers
  • - The optical attenuator can be used at high signal levels to avoid any influence on the sensitivity. Without an optical attenuator, the sensitivity of the amplifier would have to be adjusted by changing the transimpedance by means of a varistor at the expense of sensitivity.
  • - The entire described receiver system can be realized very compact.
  • - Short signal transit times and simplified production with few components
  • - There are no external optical or electronic components are used, so that no unavoidable by such components additional signal losses occur.
  • - The optical attenuator can produce a typical maximum signal suppression of at least 5 dB.
  • The substrate material of the component (or integrated EPIC chip) may be silicon.
  • - The photodiode may have two or more optical inputs, to each of which a waveguide is connected. The sum signal all inputs then determines the gain control. In this case, both an optical attenuator regulate the transmission of both waveguides, if they have divided from a waveguide, as well as each waveguide own optical attenuator, whereby an independent control is possible.
  • - The photodiode can be a PD be.
  • - The photodiode can be electrically differentially connected to the amplifier ( TIA ).
  • - By changing only the refractive index, a change in the phase of the received signal can be performed. In combination with a local oscillator as part of a coherent receiver with a balanced photodiode, the operating point can thus be stabilized.
  • - Coupling of the optical signal in the waveguide can be done via a grating coupler.

Obwohl die Erfindung im Detail durch bevorzugte Ausführungsbeispiele näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.While the invention has been further illustrated and described in detail by way of preferred embodiments, the invention is not limited by the disclosed examples, and other variations can be derived therefrom by those skilled in the art without departing from the scope of the invention.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1010
Bauelementmodule
1111
HalbleitersubstratSemiconductor substrate
2020
Wellenleiterwaveguides
20'20 '
Wellenleiterwaveguides
3030
Dämpfungsgliedattenuator
30'30 '
Dämpfungsgliedattenuator
4040
Steuereinrichtungcontrol device
40'40 '
Steuereinrichtungcontrol device
310310
LadungsträgerinjektionseinrichtungCharge carrier injection device
311311
p-dotiertes Gebietp-doped area
312312
n-dotiertes Gebietn-doped area
313313
mittleres Gebietmiddle area
320320
Mach-Zehnder-StrukturMach-Zehnder structure
321321
Wellenleiterarmwaveguide arm
322322
Wellenleiterarmwaveguide arm
323323
Ausgangoutput
330330
Ringresonatorring resonator
331331
WellenleiterringOptic ring
332332
Richtkopplerdirectional coupler
400400
Operationsverstärkeroperational amplifiers
410410
Widerstandresistance
450450
Recheneinrichtungcomputing device
460460
SpeicherStorage
500500
Heizelement heating element
AA
Ausgangoutput
ASAS
Ausgangssignaloutput
DATHERE
DatensignalausgangData signal output
DSDS
Datensignaldata signal
E1E1
Eingangentrance
E2E2
Eingangentrance
E20E20
Eingangentrance
ESIT
Eingangssignalinput
ES'IT'
Eingangssignalinput
EvEv
Verstärkereingangamplifier input
Ev'Ev '
Verstärkereingangamplifier input
PP
Strahlung / optische LeistungRadiation / optical power
P'P '
gedämpfte Strahlungdamped radiation
PDPD
Photodetektorphotodetector
STST
Steuersignalcontrol signal
TATA
Tabelletable
TIATIA
Verstärkeramplifier
VV
Potentialpotential
αα
Dämpfungdamping

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

  • Ahmed Awny, Rajasekhar Nagulapalli, Georg Winzer, Marcel Kroh, Daniel Micusik, Stefan Lischke, Dieter Knoll, Gunter Fischer, Dietmar Kissinger, Ahmet Cagri Ulusoy, Lars Zimmermann; IEEE MICROWAVE AND WIRELESS COMPONENTS LETTERS, VOL. 25, NO. 7, JULY 2015 [0002]Ahmed Awny, Rajasekhar Nagulapalli, Georg Winzer, Marcel Kroh, Daniel Micusik, Stefan Lischke, Dieter Knoll, Gunter Fischer, Dietmar Kissinger, Ahmet Cagri Ulusoy, Lars Zimmermann; IEEE MICROWAVE AND WIRELESS COMPONENTS LETTERS, VOL. 25, NO. 7, JULY 2015 [0002]

Claims (21)

Bauelement (10) mit einem Photodetektor (PD) und einem mit dem Photodetektor (PD) verbundenen elektrischen Verstärker (TIA), wobei der Photodetektor (PD) und der Verstärker (TIA) in demselben Halbleitersubstrat (11) integriert sind, dadurch gekennzeichnet, dass - vor dem Photodetektor (PD) zumindest ein verstellbares optisches Dämpfungsglied (30) angeordnet ist, das die zu dem Photodetektor (PD) gelangende optische Strahlung dämpft oder zumindest dämpfen kann, - ein elektrischer Ausgang (A) des Verstärkers (TIA) unmittelbar oder mittelbar mit dem verstellbaren optischen Dämpfungsglied (30) in Verbindung steht und ein Ausgangssignal (AS) des Verstärkers (TIA) oder ein mit diesem gebildetes Steuersignal (ST) das optische Dämpfungsglied (30) ansteuert und - der Photodetektor (PD), der Verstärker (TIA) und das Dämpfungsglied (30) in demselben Halbleitersubstrat (11) integriert sind.A device (10) comprising a photodetector (PD) and an electrical amplifier (TIA) connected to the photodetector (PD), the photodetector (PD) and the amplifier (TIA) being integrated in the same semiconductor substrate (11), characterized in that - in front of the photodetector (PD) at least one adjustable optical attenuator (30) is arranged, which attenuates the optical radiation reaching the photodetector (PD) or at least attenuate, - an electrical output (A) of the amplifier (TIA) directly or indirectly is in communication with the variable optical attenuator (30) and an output signal (AS) of the amplifier (TIA) or a control signal (ST) formed therewith drives the optical attenuator (30); and - the photodetector (PD), the amplifier (TIA ) and the attenuator (30) are integrated in the same semiconductor substrate (11). Bauelement (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Photodetektor (PD), der Verstärker (TIA) und das Dämpfungsglied (30) eine geschlossene Regelschleife bilden.Component (10) according to Claim 1 , characterized in that the photodetector (PD), the amplifier (TIA) and the attenuator (30) form a closed loop. Bauelement (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass elektrisch zwischen den elektrischen Ausgang (A) des Verstärkers (TIA) und das optische Dämpfungsglied (30) eine Steuereinrichtung (40) geschaltet ist, die eingangsseitig mit dem an dem Ausgang (A) des Verstärkers (TIA) ausgegebenen elektrischen Ausgangssignal (AS) beaufschlagt ist und ausgangsseitig das elektrische Steuersignal (ST) zum Ansteuern des optischen Dämpfungsglieds (30) ausgibt.Device (10) according to one of the preceding claims, characterized in that electrically connected between the electrical output (A) of the amplifier (TIA) and the optical attenuator (30) is a control device (40) whose input side with that at the output ( A) of the amplifier (TIA) output electrical output signal (AS) is applied and output side, the electrical control signal (ST) for driving the optical attenuator (30) outputs. Bauelement (10) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Photodetektor (PD), der Verstärker (TIA), die Steuereinrichtung (40) und das Dämpfungsglied (30) eine geschlossene Regelschleife bilden.Component (10) according to Claim 3 , characterized in that the photodetector (PD), the amplifier (TIA), the control device (40) and the attenuator (30) form a closed control loop. Bauelement (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (40) einen Operationsverstärker (400) umfasst.Component (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the control device (40) comprises an operational amplifier (400). Bauelement (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (40) einen Speicher (460) mit einer abgespeicherten Tabelle (TA) umfasst, die auszugebende elektrische Steuersignale in Abhängigkeit von dem vom Verstärker (TIA) ausgegebenen Ausgangssignal (AS) vorgibt.Component (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the control device (40) comprises a memory (460) with a stored table (TA), the output electrical control signals in response to the output from the amplifier (TIA) output signal (AS ) pretends. Bauelement (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (40) das Dämpfungsglied (30) derart ansteuert, dass die mittlere Signalstärke des elektrischen Eingangssignals (ES) am Verstärkereingang (Ev) des Verstärkers (TIA) auf einen vorgegebenen Maximalwert begrenzt wird.Component (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the control device (40) controls the attenuator (30) such that the average signal strength of the electrical input signal (ES) at the amplifier input (Ev) of the amplifier (TIA) to a predetermined Maximum value is limited. Bauelement (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (40) das Dämpfungsglied (30) derart ansteuert, dass die Signalspitzen des elektrischen Eingangssignals (ES) am Verstärkereingang (Ev) des Verstärkers (TIA) auf einen vorgegebenen Maximalwert begrenzt werden.Component (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the control device (40) controls the attenuator (30) such that the signal peaks of the electrical input signal (ES) at the amplifier input (Ev) of the amplifier (TIA) to a predetermined maximum value be limited. Bauelement (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Ausgang (A) des Verstärkers (TIA), der unmittelbar oder mittelbar mit dem verstellbaren optischen Dämpfungsglied (30) in Verbindung steht, ein Signalstärkeindikatorausgang ist, der als das Ausgangssignal (AS) ein die mittlere Signalstärke am Verstärkereingang (Ev) des Verstärkers (TIA) anzeigendes Signal ausgibt.Component (10) according to any one of the preceding claims, characterized in that the electrical output (A) of the amplifier (TIA) which is directly or indirectly connected to the adjustable optical attenuator (30) is a signal strength indicator output called the output signal (AS) outputs a signal indicating the average signal strength at the amplifier input (Ev) of the amplifier (TIA). Bauelement (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Ausgang (A) des Verstärkers (TIA), der unmittelbar oder mittelbar mit dem verstellbaren optischen Dämpfungsglied (30) in Verbindung steht, ein Signalspitzendetektorausgang ist, der als Ausgangssignal (AS) ein Signal ausgibt, das die Höhe der Signalspitzen am Verstärkereingang (Ev) des Verstärkers (TIA) anzeigt.Component (10) according to one of the preceding Claims 1 to 8th characterized in that the electrical output (A) of the amplifier (TIA) directly or indirectly connected to the variable optical attenuator (30) is a signal peak detector output which outputs as output (AS) a signal representing the magnitude the signal peaks at the amplifier input (Ev) of the amplifier (TIA). Bauelement (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Verstärker (TIA) zumindest zwei elektrische Ausgänge aufweist, nämlich den Ausgang (A), der unmittelbar oder mittelbar mit dem verstellbaren optischen Dämpfungsglied (30) in Verbindung steht, und einen Datensignalausgang (DA) zur Ausgabe eines Datensignals (DS).Component (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the amplifier (TIA) has at least two electrical outputs, namely the output (A) which is directly or indirectly in communication with the adjustable optical attenuator (30), and a Data signal output (DA) for outputting a data signal (DS). Bauelement (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass - an den Photodetektor (PD) optisch ein Wellenleiter (20) angekoppelt oder angeschlossen ist und das optische Dämpfungsglied (30) auf den Wellenleiter (20) einwirkt und - der Wellenleiter (20), der Photodetektor (PD) und das optische Dämpfungsglied (30) in demselben Halbleitersubstrat (11) integriert sind.Component (10) according to one of the preceding claims, characterized in that - a waveguide (20) is optically coupled or connected to the photodetector (PD) and the optical attenuator (30) acts on the waveguide (20) and - the waveguide ( 20), the photodetector (PD) and the optical attenuator (30) are integrated in the same semiconductor substrate (11). Bauelement (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Photodetektor (PD) zwei oder mehr optische Eingänge (E1, E2) aufweist, an die jeweils ein Wellenleiter (20, 20') angeschlossen ist.Component (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the photodetector (PD) has two or more optical inputs (E1, E2), to each of which a waveguide (20, 20 ') is connected. Bauelement (10) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass jeder der zumindest zwei an den Photodetektor (PD) angeschlossenen Wellenleiter (20, 20') jeweils mit einem verstellbaren optischen Dämpfungsglied (30, 30') ausgestattet ist, das mittelbar oder unmittelbar mit dem oder einem der Ausgänge des Verstärkers (TIA) gekoppelt ist und mittelbar oder unmittelbar von einem Ausgangssignal (AS) des Verstärkers (TIA) angesteuert wird. Component (10) according to Claim 13 characterized in that each of the at least two waveguides (20, 20 ') connected to the photodetector (PD) is each provided with an adjustable optical attenuator (30, 30') which is directly or indirectly connected to the or one of the outputs of the amplifier (TIA) is coupled and indirectly or directly controlled by an output signal (AS) of the amplifier (TIA). Bauelement (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das verstellbare optische Dämpfungsglied (30) eine Ladungsträgerinjektionseinrichtung (310), insbesondere eine pn- oder pin-Diodenstruktur, und/oder eine Heizeinrichtung aufweist.Component (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the adjustable optical attenuator (30) comprises a charge carrier injection device (310), in particular a pn or pin diode structure, and / or a heating device. Bauelement (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass - der Wellenleiter (20) eine Interferenzstruktur, insbesondere eine Mach-Zehnder-Struktur (320) oder eine Richtkopplerstruktur (332), und/oder eine Resonatorstruktur, insbesondere eine Fabry-Perot-Resonatorstruktur oder eine Ringresonatorstruktur (330), aufweist und - die Verstellbarkeit der Dämpfung des optischen Dämpfungsglieds (30) zumindest auch auf einer Veränderung der Brechzahl in einem Abschnitt der Interferenzstruktur und/oder der Resonatorstruktur beruht.Component (10) according to one of the preceding claims, characterized in that - the waveguide (20) has an interference structure, in particular a Mach-Zehnder structure (320) or a directional coupler structure (332), and / or a resonator structure, in particular a Fabry Perot resonator structure or a ring resonator structure (330), and - the adjustability of the attenuation of the optical attenuator (30) based at least on a change in the refractive index in a portion of the interference structure and / or the resonator structure. Bauelement (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Verstärker (TIA) ein Transimpedanzverstärker ist, insbesondere ein solcher, der in demselben Substrat (11) wie der Photodetektor (PD) integriert ist.Component (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the amplifier (TIA) is a transimpedance amplifier, in particular one which is integrated in the same substrate (11) as the photodetector (PD). Bauelement (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass - an den Photodetektor (PD) optisch ein Wellenleiter (20) angekoppelt oder angeschlossen ist und - in und/oder neben dem Wellenleiter (20) zwei oder mehr optische Dämpfungsglieder (30) in Wellenleiterlängsrichtung hintereinander angeordnet sind, die jeweils auf den Wellenleiter (20) einwirken oder zumindest einwirken können, - wobei jedes der Dämpfungsglieder (30) jeweils mittelbar oder unmittelbar mit dem oder einem der elektrischen Ausgänge des Verstärkers (TIA), insbesondere mit demselben Ausgang (A) des Verstärkers (TIA), in Verbindung steht und mit einem Ausgangssignal (AS) des Verstärkers (TIA), insbesondere demselben Ausgangssignal (AS), oder einem mit diesem gebildeten Steuersignal (ST) angesteuert wird.Component (10) according to one of the preceding claims, characterized in that - a waveguide (20) is optically coupled or connected to the photodetector (PD) and - two or more optical attenuators (30) are provided in and / or next to the waveguide (20) ) are arranged in waveguide longitudinal direction one behind the other, each acting on the waveguide (20) or at least can act, - each of the attenuators (30) each directly or indirectly with the or one of the electrical outputs of the amplifier (TIA), in particular with the same output (A) of the amplifier (TIA), is in communication and with an output signal (AS) of the amplifier (TIA), in particular the same output signal (AS), or a control signal (ST) formed therewith is driven. Bauelement (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Photodiode (PD) elektrisch differentiell an den Verstärker (TIA) angeschlossen ist.Component (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the photodiode (PD) is electrically differentially connected to the amplifier (TIA). Verfahren zum Betreiben eines Bauelements (10), das einen Photodetektor (PD) und einen mit dem Photodetektor (PD) verbundenen elektrischen Verstärker (TIA) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass - mit einem an einem elektrischen Ausgang (A) des Verstärkers (TIA) ausgegebenen Ausgangssignal (AS) oder mit einem mit diesem gebildeten Steuersignal (ST) ein verstellbares optisches Dämpfungsglied (30) angesteuert und dessen Dämpfung eingestellt wird, und - mit dem Dämpfungsglied (30) die auf den Photodetektor (PD) fallende Strahlung gedämpft wird, - wobei der Photodetektor (PD), der Verstärker (TIA) und das Dämpfungsglied (30) in demselben Halbleitersubstrat (11) integriert sind.Method for operating a component (10) comprising a photodetector (PD) and an electrical amplifier (TIA) connected to the photodetector (PD), characterized in that - one connected to an electrical output (A) of the amplifier (TIA) output signal (AS) or with a control signal (ST) formed therewith, an adjustable optical attenuator (30) is driven and its attenuation is adjusted, and - with the attenuator (30) the radiation falling on the photodetector (PD) is attenuated, wherein the photodetector (PD), the amplifier (TIA) and the attenuator (30) are integrated in the same semiconductor substrate (11). Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämpfung derart eingestellt wird, dass das Ausgangssignal (AS) am Ausgang (A) des Verstärkers (TIA) einen vorgegebenen Schwellenwert nicht überschreitet.Method according to Claim 20 , characterized in that the attenuation is adjusted such that the output signal (AS) at the output (A) of the amplifier (TIA) does not exceed a predetermined threshold.
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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2376531A (en) * 2001-06-13 2002-12-18 Bookham Technology Plc Multichannel wavelength monitoring apparatus

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3416493A1 (en) * 1984-05-04 1985-11-07 Standard Elektrik Lorenz Ag, 7000 Stuttgart OPTICAL RECEIVING DEVICE
US6025947A (en) 1996-05-02 2000-02-15 Fujitsu Limited Controller which controls a variable optical attenuator to control the power level of a wavelength-multiplexed optical signal when the number of channels are varied
US6201632B1 (en) 1999-05-28 2001-03-13 Trw Inc. Feed forward optical frequency/phase demodulator
JP3775564B2 (en) 2000-04-14 2006-05-17 シャープ株式会社 Optical regenerator
JP2004120669A (en) 2002-09-30 2004-04-15 Opnext Japan Inc Optical receiver
US7606498B1 (en) * 2005-10-21 2009-10-20 Nortel Networks Limited Carrier recovery in a coherent optical receiver
US7474978B2 (en) * 2006-10-31 2009-01-06 Avago Technologies Ecbu Ip (Singapore) Pte. Ltd. High dynamic range optical receiver
US20090103867A1 (en) * 2007-10-22 2009-04-23 Jds Uniphase Corporation Variable Optical Attenuator
US9628195B2 (en) * 2014-10-22 2017-04-18 Source Photonics (Chengdu) Co., Ltd. Transimpedance amplifier (TIA) having an enlarged dynamic range and optical devices using the same
US9647753B1 (en) * 2016-01-12 2017-05-09 Fujitsu Optical Components Limited Coherent optical receiver

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2376531A (en) * 2001-06-13 2002-12-18 Bookham Technology Plc Multichannel wavelength monitoring apparatus

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Ahmed Awny, Rajasekhar Nagulapalli, Georg Winzer, Marcel Kroh, Daniel Micusik, Stefan Lischke, Dieter Knoll, Gunter Fischer, Dietmar Kissinger, Ahmet Cagri Ulusoy, Lars Zimmermann; IEEE MICROWAVE AND WIRELESS COMPONENTS LETTERS, VOL. 25, NO. 7, JULY 2015

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